环糊精是由6个或更多的吡喃葡萄糖分子形成的环状低聚糖的总称,由环糊精葡萄糖基转移酶作用于淀粉所产生。
常见的环糊精有α-环糊精β-环糊精γ-环糊精,δ-环糊精四种,组成它们的吡喃葡萄糖分子数为6,7,8,9。它们可用有机溶剂沉淀分离。环糊精在酸性条件下易水解。
环糊精的分子形状如同轮胎,各葡萄糖残基的C-2和C-3原子上的二级羟基位于环糊精圆环的分子一端,直径稍大,而C-6上的一级羟基位于另一端,直径稍小。环糊精分子内部为一个呈“V”字型的疏水性空穴,内径大小为0.5~1.0nm,可对苯环等进行包接形成复合物。
环糊精用于食品、香料、医药、化合物拆分等方面,也用于模拟酶研究。还可以用作核磁共振位移试剂的诱导强化剂等。
由于α-CD分子空洞孔隙较小,通常只能包接较小分子的客体物质,应用范围较小;γ-CD的分子洞大,但其生产成本高,工业上不能大量生产,其应用受到限制;β-CD的分子洞适中,应用范围广,生产成本低,是目前工业上使用最多的环糊精产品,比如,羟丙基-β-环糊精磺丁基-β-环糊精甲基-β-环糊精2,6-二甲基-β-环糊精羧甲基-β-环糊精等。但β-CD的疏水区域及催化活性有限,使其在应用上受到一定限制。为了克服环糊精本身存在的缺点,研究人员尝试对环糊精母体用不同方法进行改性,以改变环糊精性质并扩大其应用范围。目前国内外改性环糊精研究已有长足进展,取得了很多成果。
所谓改性就是指在保持环糊精大环基本骨架不变情况下引入修饰基团,得到具有不同性质或功能的产物,因此也被称为修饰,改性后的环糊精也叫环糊精衍生物,比如,单(6-氨基-6-去氧)-β-环糊精单(6-巯基-6-去氧)-β-环糊精单(6-叠氮-6-去氧)-β-环糊精单(6-对甲苯磺酰)-β-环糊精单(6-乙二胺基-6-去氧)-β-环糊精单(6-己二胺基-6-去氧)-β-环糊精等。
环糊精进行改性的方法有化学法和酶工程法两种,其中化学法是主要的。化学改性是利用环糊精分子洞外表面的醇羟基进行醚化、酯化、氧化、交联等化学反应,能使环糊精的分子洞外表面有新的功能团。反应程度用取代度即平均每个葡萄糖单位中羟基被取代的数量表示。酶工程法是利用环糊精葡萄糖基转移酶(CGTase)或普鲁蓝酶等将单糖或低聚糖结合到环糊精上,制成支链环糊精(歧化环糊精) 的方法。
在环糊精发现不久,人们就对环糊精衍生物进行了研究,合成了许多含有各种功能基的衍生物,包括环糊精醚衍生物,环糊精酯衍生物,桥联环糊精,环糊精交联聚合物,与高分子相连环糊精,嵌入功能基团改性环糊精等。

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